塑胶模具设计(初级)

塑料模具设计(初级)Page1of291558241743644.doc`一.概述二.塑料及塑料制品三.典型塑料模胚结构图四.一般塑模设计及加工五.试模与维护六.模具管理塑料模具设计(初级)Page2of291558241743644.doc一.概述1.塑料模具定义及在国民经济中的重要作用:塑料模就是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具,它对塑料零件的制造质量和成本起决定性影响.在我们日常生活及社会各领域,无处不见模具产品的踪影.现在,我们就概括说说模具工业在国民经济中的重要作用.在电子、汽车、电机、仪器、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60％～80％的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界的模具年产值，约有600亿美元。日、美等工业发达国家，其模具工业产值已超过机床工业产值。从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如,属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算器的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如,形状误差小于0.1～0.3μm的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成型。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。模具制造技术水平的提高，模具工业的技术升高，离不开同高新技术的嫁接。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革，就是一个最好的例证。模具的开发和制造水平的提高，有利于采用数控精密高效加工设备；逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术高速加工等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。模具作为基楚工艺装备，在装备工业中自然应有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。各产业部门需要的装备，有许多是电子信息技术的载体。好象一个人，不仅要有聪明的脑袋和灵敏的神经系统，还要有坚强的躯干和灵巧的双手和双脚。机械工业制造的装备一旦与电子信息技术嫁接，就如虎添翼，脑袋更灵光，神经更灵敏，手脚更灵巧了。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，以满足五大支柱产业发展的需要。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都还不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口7亿美元左右的模具。我国石化工业一年生产约500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其它合成树脂，很大一部分需要塑料模具成型，做成制品，才能用于生产和生活的消费。1997年我国产的塑料制品达700多万吨；2005年塑料制品将增加到1500万吨左右。建筑业过去与模具工业的关系不大，现在不同了，地板砖和卫生洁具需要大量的陶瓷模具，塑料管件和塑钢门窗也需要大量的塑料模具成型。从五大支柱产业对模具的塑料模具设计(初级)Page3of291558241743644.doc需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。我们应该进一步加深对模具工业地位与作用的认识，把模具工业放在它应有的位置上，并争取得到有关部门和社会各界的重视和大力支持，采取各种有力措施，加速模具工业的发展。2.模具分类:生产中因产品的多样化便造就我们加工工艺的多样化,最终决定模具的多样化.那幺生产中我们到底有哪几种模具?以下便是对模具的一个总体分类:模具分类冲压模普通冲裁模级进模复合模精冲模拉深模弯曲模成形模切断模其它冲压模**塑料模**热热性塑料注射模热热固塑料注射模热热固塑料压塑模挤塑模吹塑模真空吸塑模其它塑料模锻锻锻造模热锻模冷锻模金属挤压模切边模其它锻造模铸造模压力铸造模低压铸造模失蜡铸造模翻砂金属模粉末冶金模金属粉末冶金模非金属粉末冶金模橡胶膜橡胶注射成型模橡胶压胶成型模橡胶挤胶成型模橡胶浇注成型模橡胶封装成型模其它橡胶模拉丝模热拉丝模冷拉丝模无机材料成型模玻璃成型模陶瓷成型模水泥成型模其它无机材料成型模模具标准件冷冲模架塑模模架顶杆螺丝其它模具食品成型模具包装材料模具复合材料模具合成纤维模具其它类未包括的模具以上所有模具,在其相应的生产领域中,都有其举足轻重的作用.因为我们个人的精力所限和社会分工的结果,使我们无法逐一去了解和精通每一种类型的模具奥秘,结合我厂实际,我们所看到和接触最多的模具便是塑料模,而几乎100％的塑料模具是热塑性塑料注射模.所以下面的内容我们将重塑料模具设计(初级)Page4of291558241743644.doc点禅述此类模具细节.细分下去,热塑性塑料模具又可分为以下机几种:标准模具(两板模.三板模.拼合型腔模具,推板脱模模具).迭层模具.热流道模具.冷流道模具和特殊设计模具.此类模具详情在以后会有涉及,在此不详述.3.模具产品发展趋势:至2000年，我国模具总产值预计约260～270亿元。模具行业产业结构也有了较大的改善，模具商业化程度提高了近10％，中高档模具和塑料模具占模具总量的比例有了明显提高。由于我国模具工业起步较晚，底子薄，因此，虽然尽期发展较快，但就总量来看，仍供不应求，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具供需矛盾仍然十分突出。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总产量的20％左右，其中中高档模具进口的比例达40％以上，而有些低档模具已出现过剩。现在的工业经济已经到了大批量规模经济和小批量多品种生产同时发展的时期，大批量生产和小批量多品种生产对模具要求虽然有所不同，但就其对模具的依赖性来说，则只是大同小异。经济发展较快时期，产品畅销，自然要求模具能跟上，而经济发展较慢时期，产品不畅销，企业必然想方设法开发新产品，这同样会给模具带来强劲的需求。因此，从模具市场发展的总体趋势来看看应该是平稳向上的。有鉴于此，国内外行家都称现代模具工业是不衰亡工业。模具市场的总体趋势虽然平稳向上，但各类模具的表现却不可能一致，冲模、塑料模、压铸模的总和一般占模具总量的80％左右。在未来的模具市场中，塑料模具和压铸模的发展速度将高于冲模，它门在模具总量中的比例将逐步提高。随着工业的不断发展，对模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来每年近10亿美元的进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，这类高档模具在市场上的份峏额也将逐步增大。随着多品种小批量时代的逐步来临和企业要求模具能保证新产品的快速上市，各种快速经济模具必然应运而生，与此相关的快速原型制造技术及设备也必将得到快速发展。建筑业的快速发展，使各种异型材模具、墙面和地面砖模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市厂新的经济增长点，其发展速度也将高于模具总体发展速度。高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平。随着模具工业的不断发展，模具标准化程度必将不断提高，因此作为模具的基楚——模具标准件，在今后的模具市场中必将成为一类十分活跃而又高速发展的产品。由于对模具的要求不断提高，高性能的模具钢用量也将以较快速度增长。汽车、摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达国家，这一市场占整个模具市场的一半左右。为了适应市场需求，汽车换型时间不断缩短，轿车一般为3～4年，轻型为4～5年，其它车型约为6～8年。汽车换型时约有80％的模具需要更换，一个型号的汽车，所需模具达几千副，价值上亿元。据统计,国内摩托车总量1997年已超过1000万辆，居世界第一。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上必须用模具生产。一个型号的摩托车，共需模具近1000副，价值1000多万元，因此，模具总需求量很大。据调查，单台电冰箱需用模具生产的零件约150个，共需模具约350副，价值约400多万元。单台洗衣机需用模具生产的零件大约500多个，共需模具约200副，价值约2000万元(双桶洗衣机)到3000万元(全自动洗衣机)，单台空调器仅塑料模就需近20副，价值约150万元左右。单台微波炉共需模具近100副，价值约200万元。现全国冰箱总量已超过1000万台，洗衣机1000多塑料模具设计(初级)Page5of291558241743644.doc万台，空调器1200万台，如此强大的市场,给模具行业发展注入极大动力.在电子产品中，单台彩电大约有150个零件需用模具生产，共需模具约140副，价值达700万元，其中塑料模约10副，价值120万元左右。按年产量4000万台，按每10万台需1整套模具，价格约700万元，则每年约有28亿元的市场。其它如计算机.VCD机、DVD机、录像机、摄像机、手机等通讯设备所需模具也是一个不小的市场.目前世界模具市场供不应求，近几年，世界模具市场总量一直为600～650亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3。我国模具出口数量极少，与其它先进国家相比极不相称。但我国模具钳工技术水平高，劳动力成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，培训专业技术人才.提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外援渠道，模具行业还是有大片发展空间.当前整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求，模具必然会有如下发展趋势：(1)模具设计由经验设计阶段向理论计算和计算器辅助设计方向发展,CAD.CAM.CAE技术广泛用于制模业,使模具结构更趋科学合理.大大提高模具加工精度,缩短模具设计加工周期,减少产品开发时间.(2)模具向高精度大型和超小型方向发展。10年前，精密模具的精度一般为5μm，现在已达2～3μm，不久1μm精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1μm以内，这就要求发展超精加工,减少钳工等手工操作量。(3)多功能复合模具将进一步发展。多色和多材质塑料成型模具也将有较快发展，这种模具缩短了产品的生产、装配周期，今后在不同领域将得到发展和应用。(4)随着热流道技术的日益推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，因此，热流道技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。许多塑料模具厂所生产的塑料模具已有一半以上采用了热流道技术，有的厂使用率甚至已达80％以上，效果十分明显。国内热流道模具已有生产，有些企业使用率达20％～30％，但总的来看，比例太低，亟待发展。(5)随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。塑料件的精度分尺寸精度、几何形状精度和外观精度(即光泽、色调等)，为了确保这些精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成型中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制。气体辅助注射成型技术已比较成熟，它能改善塑件的内在和外观质量，具有注射压力低、制品变形小、易于成型壁厚差异较大的制品等优点，而且可以节约原料及提高制件生产率，从而大幅度降低成本。